Estrutura e Propriedades dos Carboidratos

1. Estrutura e Propriedades dos Carboidratos UNIOESTE – Curso de Enfermagem – Disciplina de Bioquímica 7ª Aula Teórica – Dia 30/04/2014 Mustafa Hassan Issa

2. 2 Referências da Aula: Livro de Bioquímica do Stryer Capítulo 11 (5ª Ed. ou6ª Ed.) (Obs. Bioquímica de Valter T. Motta: Capítulo 5 – A ser fornecido via mural eletrônico da Disciplina)

3. 3 Funções Bioquímicas 1)Principal: Fonte de energia- Também como forma de armazenamento (Amido e Glicogênio); 2)Composição dos Ácidos Nucléicos: Ribose (RNA) e Desoxirribose (DNA); 3)Elementos estruturais - Formação das paredes celulares de microrganismos e vegetais: Polissacarídeos (Peptideoglicano, Quitina e Celulose); 4)Conjugados moleculares: Associação com lipídeos e proteínas* (Sinalização celular). *Glicômica: Subdivisão da proteômica relacionada ao estudo das proteínas associadas aos carboidratos (glicoproteínas).

4. 4 Informações Relevantes - Biomolécula mais presente no planeta – Matéria orgânica – “Maior estoque de Carbono na forma molecular”; - Mais da metade do carbono orgânico do planeta está armazenado em apenas duas moléculas de carboidratos: Celulose e Amido; - Celulose / Amido: São polímeros do monômero Glicose, diferenciando-se apenas pela forma na qual estão ligados.

5. 5 Informações Relevantes - Humanos - A oxidação completa da Glicose até CO2 e H2O, é o suprimento (fonte) primário de energia para a realização dos processos vitais; - A Via Oxidativa (Oxidação) da Glicose é efetuada na mitocôndria, na presença do Oxigênio (Respiração); - O oposto da oxidação da Glicose (“queima”) que ocorre na Respiração (Mitocôndrias), é o que ocorre nas plantas, pelo processo da Fotossíntese (Cloroplasto); - O entrelaçamento destes processos forma um grande ciclo na natureza.

6. 6 Fotossíntese x Respiração

7. 7 Carboidratos – Descrição • São sinônimos do termo “Carboidratos”: - Oses (monossacarídeos); - Açúcares; - Glicídeos; - Sacarídeos; - Hidratos de Carbono (ou então: CHO).

8. 8 Carboidratos – Características Bioquímicas • Composição: - São formados por C, H e O (quando não associados a outras biomoléculas). • Fórmula Geral (Monossacarídeos): - CnH2nOnouCn (H2O)n - n→ Nº de carbonos é sempre igual ou maior a 3; - Biomoléculas formadas por pelo menos 3 carbonos; -Carboidratos ocorrem na natureza contendo 3 a 9 C, sendo de 5 C e 6 C os mais abundantes.

9. 9 Carboidratos – Características Bioquímicas • -Todos os carbonos da cadeia possuem pelo menos 1 Hidroxila (-OH) na molécula. • Isto ocorre à exceção de 1 carbono, que possuirá o grupo funcional: • 1)Um Grupamento Aldeído: Carbonila Primária – Carbono 1; • 2)Um Grupamento Cetona: Carbonila Secundária – Carbono 2.

10. Carboidratos – Definição Bioquímica 10 “Carboidratos são compostos aldeídicos ou cetônicos com diversas hidroxilas”

11. 11 Carboidratos – Tipos • - Classificação e denominação: • 1)Aldoses:Poli-Hidroxi-Aldeídos; • 2)Cetoses:Poli-Hidroxi-Cetonas.

12. Aldeído H- C=O C-OH CH2OH Poliálcool H- Aldoses são carboidratos portadores do grupo aldeído 12 Aldoses (Poli-Hidroxi-Aldeídos)

13. 13 Monossacarídeos – Exemplos: Aldoses(Projeção de Fischer)

14. CH2OH C=O CH2OH Poliálcool Cetoses são carboidratos portadores do grupo cetona Cetona 14 Cetoses (Poli-Hidroxi-Cetonas)

15. 15 Monossacarídeos – Exemplos:Cetoses(Projeção de Fischer)

16. 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 16 Aldoses & Cetoses - Numeração

17. 17 Aldoses x Cetoses

18. 18 Classificação - Os carboidratos são classificados de acordo com o número de monômeros (unidades de moléculas de CHO) que os compõem. • Classificação: - Monossacarídeos – 1 molécula de CHO; - Dissacarídeos – Associação de 2 moléculas de CHO; - Oligossacarídeos – Associação de 3 a 12 moléculas de CHO; - Polissacarídeos – Associação de 13 ou mais moléculas de CHO.

19. 19 Monossacarídeos - O nome genérico do monossacarídeo (Aldose ou Cetose) é baseado no número de carbonos mais a terminação “ose”:

20. • Enantiômeros: São Estereoisômeros (Isômeros) de CHO com imagens especulares (frente ao espelho). Recebem denominação:DouL. D L 20 Estereoisomeria - Enantiômeros

21. 21 Estereoisomeria - Enantiômeros • De acordo com posição da Hidroxila (OH): 1)D-Carboidratos (à direita do carbono assimétrico); 2)L-Carboidratos (à esquerda do carbono assimétrico). • Na natureza, os Enatiômeros mais comuns são a forma D-Carboidrato (Aldose ou Cetose).

22. - Forma Piranose.................. 5 Carbonos - Anel com 6 vértices semelhante aoPIRANO O • - Forma Furanose................... 4 Carbonos • Anel com 5 vértices semelhante • aoFURANO O 22 Monossacarídeos – Forma Cíclica - Pentoses e Hexoses

23. 23 Monossacarídeos – Forma Cíclica - Pentoses e Hexoses • Em solução aquosa, os Carboidratos apresentam-se predominantemente na forma cíclica (+ estável), e considerando os CHO de 6 carbonos, observa-se: 1)Ciclização de Aldoses: O Carbono do grupo funcional (Aldeído – C1) reage com a Hidroxila no Carbono 5 (C5) formando um Anel Hexagonal semelhante ao Pirano (Hexose) – Piranose; 2)Ciclização de Cetoses: O Carbono do grupo funcional (Cetona – C2) reage com a Hidroxila no Carbono 5 (C5)* formando um Anel Pentagonal semelhante ao Furano (Pentose) – Furanose. - *Obs: Cetoses também podem reagir com o Carbono 6 (C6) resultando numa Piranose.

24. 24 Monossacarídeos – Forma Cíclica - Pentoses e Hexoses - (Projeção de Haworth) Glicose Em solução aquosa, os monossacarídeos apresentam-se como estruturas cíclicas, onde um grupo Hidroxila reage com a Carbonila (do Aldeído ou da Cetona) na mesma molécula. Frutose Proj. de Fischer Proj. de Haworth

25. 25 Monossacarídeos – Forma Cíclica /  • A ciclização dos carboidratos dá origem a um carbono assimétrico adicional, o CarbonoAnômero, aparecendo portanto os Anômeros  ou . • Observação: Como a maioria dos carboidratos são Enantiômeros “D”, predominam então as formas cíclicas: 1)Carboidratos -D(Piranoses / Furanoses); 2)Carboidratos -D(Piranoses / Furanoses).

26. 26 Monossacarídeos – Forma Cíclica /  • O Anômero  e o Anômero diferenciam-se entre si pela posição da Hidroxila (-OH) no centro de assimetria, sendo que: 1)Para a Aldose: Na forma cíclica, o centro de assimetria corresponde ao C1 da forma aberta; 2)Para a Cetose: Na forma cíclica, o centro de assimetria corresponde ao C2 da forma aberta.

27. 27 Monossacarídeos – Forma Cíclica /  • Em ambas as formas (Anômerosou) a definição se faz da seguinte forma: 1) Anômero : Na representação de Haworth a Hidroxila é representada abaixo do nível do plano da molécula cíclica (do lado oposto de CH2OH); 2) Anômero : Na representação de Haworth a Hidroxila é representada acima do nível do plano da molécula cíclica (do mesmo lado de CH2OH).

28. 28 Monossacarídeos – Forma Cíclica / 

29. -Glicose -Glicose 29 Monossacarídeos - Forma Cíclica A ciclização leva a formação dos Anômeros e .

30. 30 Monossacarídeos - Ligações Glicosídicas • As Ligações Glicosídicas entre as unidades monossacarídicas são a base para a formação de Dissacarídeos, Oligossacarídeos e Polissacarídeos; • A numeração das ligações segue a dos átomos de Carbono da forma original na cadeia aberta; • Desta forma, por exemplo: A ligação entre um Anômero  de um Carboidrato pelo seu C1 com o C4 de um seguinte, origina um Dissacarídeo do tipo  1,4.

31. 31 Dissacarídeos – Ligação Glicosídica - Dois Monossacarídeos ligados por uma Ligação O-Glicosídica: Grupo -OH de 1 CHO reage com o carbono anomérico de outro CHO.

32. 32 Dissacarídeos – Exemplos

33. Amido 33 Polissacarídeos - O Amido é constituídos por unidades de -Glicose unidas por Ligações 1-4.

34. Celulose 34 Polissacarídeos - A Celulose, por outro lado, é formada por -Glicose também unidas por ligações do tipo 1-4 (Conferindo estrutura tridimensional e propriedades físicas diferentes).

35. Glicogênio 35 Polissacarídeos • O Glicogênio é um polímero de -D-Glicose, encontrado nas células animais na forma de grãos ou grânulos citoplasmáticos; • Possui cadeia ramificada: Apresenta Ligações  (1 - 4) com Ligações  (1 - 6) nos pontos de ramificação.

36. Obrigado, agradeço a atenção de todos

37. Perguntas…?